Ensayo leyes de newton

1. Objetivos Verificar la segunda ley de Newton, fuerza es igual a la masa por la aceleración. Deducir aceleración de un cuerpo móvil de su grafica de velocidad contra tiempo. Calcular los valores teóricos de la aceleración de la gravedad a partir de las fuerzas netas y movimiento de las masas móviles y contrastar con las medidas obtenidas. 2. Marco Teórico 2.1. Segunda Ley de Newton La SegundaLey de Newton (conocida también como Ley Fundamental de la Dinámica), determina una relación proporcional entre fuerza neta y momento lineal de un cuerpo. Es decir, fuerza es directamente proporcional a la masa y aceleración de un cuerpo. = ∆ = = Cuando Newton unificó la fuerza de gravedad terrestre, incluida en su segunda ley o Ley de Fuerza, con la fuerza de gravedad de las órbitas planetarias ensu Ley de Gravitación Universal tenía sentido el principio de igualdad entre masa inercial y masa gravitatoria citado, pues así lo indicaban todos los experimentos científicos y fenómenos naturales.

2.2. Estudio Preliminar Sistema formado por una masa M que desliza sin rozamiento a causa de una masa m que cuelga por un hilo a través de una polea, ambos de masa despreciables. En este sistema elcuerpo M y m describen un movimiento con la misma direción. Aplicando las segunda ley de Newton sobre ambos cuerpos obtenemos: − = =

(e.2.2)

Si las masas M y m permanecen constantes, el movimiento será rectilíneo y con aceleración constante. Si el carro inicia su movimiento del reposo v0=0 y partiendo desde una posición inicial x0, entonces el movimiento vendrá descrito por:

= 1 = 2

33. Materiales  Banco neumático (A) con: dispositivo de arranque (B), polea (C), carro de desplazamiento (D) y porta pesas (E).  Soplante (F): Dispositivo para suministrar aire al banco y disminuir el rozamiento.  Tres células fotoeléctricas (G).  Dispositivo de medida de tiempos (H).  Masas de 1g para modificar la masa del carro y del platillo.

C D

A F

E

B

G

4

4.Montaje de dispositivo experimental

Arranque

Soplante

Carro

B

A

Células fotoeléctricas

5

5. Procedimiento 5.1. Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado En este experimento se pretende medir el espacio (Xi) recorrido por el carro y el tiempo (ti) empleado en recorrer dicha distancia, a partir de esos datos se calculará las velocidades del móvil en los distintos instantesde tiempo. a) Colocar las células fotoeléctricas separadas entre sí 15 cm., a continuación procedemos a medir la distancia (Xi) entre el extremo O (fig. 3) del carro y el inicio de cada célula. b) Ajustamos el dial del cronómetro en posición A (fig. 2) y accionamos el dispositivo de arranque A (fig. 1). Cada LED del cronómetro nos muestra el tiempo (ti) que tarda el móvil en entrar en cadacélula. Repetimos tres veces y tomamos como ti el promedio de las tres iteraciones. c) Ajustamos el dial del cronómetro en posición B (fig. 1). Esta vez el cronómetro nos mostrará el tiempo ∆ti que tarda el carro de longitud L (fig. 3) en atravesar cada célula. Repetimos tres veces y promediamos los valores obtenidos. La velocidad del carro en el instante:

t’i = ti +
será: = ∆

∆ti 2

( . 5.1.1)( . 5.1.2)

d) Desplazamos cada célula 5 cm. y repetimos los pasos a, b y c e) Repetimos el paso d anterior.

5.2. Ley Fundamental de la Dinámica En este experimento el dispositivo es el mismo utilizado en el experimento anterior, excepto que en esta ocasión haremos uso de UNA única célula fotoeléctrica. La ecuación que describe el movimiento en este experimento es: =( + ) ( . 5.2.1)

Si enel sistema la masa se mantiene constante y hacemos variar Pm=mg, se producirá un cambio en la aceleración. Entonces debe existir una relación lineal en Pm y la aceleración: a) Colocamos 12 masas de 1gr en el porta pesas b) Ajustamos el cronómetro en posición A y liberamos el móvil. Medimos el tiempo t que tarda el móvil en llegar a la célula. Repetimos tres veces y promediamos. c) Ajustamos el...